rdf - Accueil - Depinfo - UCPvodislav/Master/M2Integration/fichiers/... · – Document RDF/RDFS : éléments de type Description – Avantages: o utils XML, utilisation des espaces

RDF

Dan VODISLAV

Université de Cergy-Pontoise

Master Informatique M2

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Plan

• RDF– Modèle de données

– Graphe RDF

– RDF/XML

• RDFS : schémas pour RDF

• OWL: schémas avancés

• SPARQL: interrogation de données RDF

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RDF: Ressource Description Framework

• Langage de base du web sémantique– Description de ressources web: pages web, images, vidéos, …

– Décrit les propriétés des ressources ou les relations entre ressources

– Plusieurs syntaxes possibles (y compris XML)

– RDF Schema (RDFS): concepts, classes, schémas � ontologies

• Niveaux du modèle RDF– Niveau physique : triplets / déclarations

• Types de base : ressources, propriétés, déclarations

• Types complexes: collections, listes

– Schémas (RDFS): classes, types de propriétés• OWL: éléments plus avancés

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Triplets RDF

• Déclaration : triplet (S, P, V)– « Atome » de connaissance– Signification: le sujet S a pour la propriété P la valeur V

• On note parfois les triplets (Sujet, Prédicat, Objet)

• Exemple– (PageETIS, auteur, Michel)

– (ETIS, pageWeb, PageETIS)

– (Michel, pageWeb, PageMichel)

– (ETIS, directeur, Inbar)

– (Michel, nom, "Michel Jordan")

• Comparaison avec le modèle relationnel : (ETIS, directeur, Inbar)

identifiant directeur pageWeb …

… … … …

ETIS Inbar PageETIS …

… … …

Laboratoireidentifiant nom …

Michel Michel Jordan …

Inbar Inbar Fijalkow …

…

Personne

Ressources et URI

• Les ressources et les propriétés sont identifiées par des URI– S, P et V sont donnés par des URI– V peut être aussi une valeur littérale

• Remarque: URI ≠ URL, URI pas forcément une adresse réelle sur le web

• Exemple (diverses notations possibles)– (http://www-etis.ensea.fr, dc:creator, #Michel)

– (#ETIS, #pageWeb, http://www-etis.ensea.fr)

– (#Michel, #pageWeb, http://perso-etis.ensea.fr/~jo rdan)

– (#ETIS, #directeur, #Inbar)

– (#Michel, #nom, "Michel Jordan")

• URI locales: #Michel, #ETIS, #pageWeb, #directeur, #Inbar, #nom

• URI externes: http://www-etis.ensea.fr, dc:creator, http://perso-etis.ensea.fr/~jordan

• Valeurs littérales: "Michel Jordan"

– On peur spécifier un type, ex. "32"^^xsd:integer

– On peur spécifier une langue, ex."Eiffel Tower"@en

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Utilisation des espaces de noms

• Pour les ressources locales: espace de noms propre – Regroupe et identifie les noms des ressources locales (#ETIS, #PageWeb, …)

– Ex. xmlns:moi="http://monappli.monorg.com"

– #ETIS signifiera http://monappli.monorg.com#ETIS

– Notations alternatives: moi:ETIS ou http://monappli.monorg.com/ETIS

• Pour ressources externes: référence aux espaces de noms spécifiques– Objectif: utiliser des ressources/propriétés « standard »– Ex. Dublin Core: standardisation des concepts concernant les documents

xmlns:dc="http://purl.org/dc/elements/1.1"

dc:creator = le créateur d’un document/ressource

• Pour les types de données: espace de noms XML Schema– xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"

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Graphe RDF

http://www-etis.ensea.fr #ETIS

#Michel http://perso-etis.ensea.fr/~jordan

"Michel Jordan"

#pageWeb

#directeur

dc:creator

#pageWeb

#nom

• Triplet = deux nœuds (S, V) + l’arc orienté (P) qui les relie

• Ensemble de triplets � graphe orienté

#Inbar

Éléments prédéfinis

• Espaces de noms rdf ou rdfs– xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax -ns#"

– xmlns:rdfs="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#"

• Pour les types– Propriété rdf:type

– Types de base: rdf:Resource , rdf:Property , rdf:Statement

• Pour une déclaration (triplet)– rdf:subject , rdf:predicate , rdf:object désignent les trois

composantes

• D’autres exemples plus loin

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Réification

• Une déclaration peut devenir une ressource

• Exemple(#triplet1, rdf:subject, http://www-etis.ensea.fr)

(#triplet1, rdf:predicate, dc:creator)

(#triplet1, rdf:object, #Michel)

(#Inbar, #sait, #triplet1)

(#triplet1, rdf:type, rdf:Statement)

(#triplet1, rdf:type, rdf:Resource)

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#Michelhttp://www-etis.ensea.frdc:creator

#Inbar

#sait#triplet1

Types complexes

• Container: ressource de la classe rdfs:Container– Sous-classes: rdf:Bag(multi-ensemble), rdf:Seq(séquence),

rdf:Alt(alternative)

– Appartenance au Container: propriétés rdf:_1, rdf:_2, …

• Liste: ressource de type rdf:List– Constructeurs : rdf:first, rdf:rest, rdf:nil

• Exemple(#doctorants, rdf:type, rdf:Bag)

(#doctorants, rdf:_1, #Mehdi)

(#doctorants, rdf:_2, #Maria)

(#membresETIS, rdf:type, rdf:Bag)

(#membresETIS, rdf:_1, #Inbar

(#membresETIS, rdf:_2, #Michel)

(#membresETIS, rdf:_3, #doctorants)

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Ressources anonymes (blank nodes)

• Ressource non identifiée par une URI– Utilisée quand on n’a pas besoin d’identifier une ressource– Notation: _:x

– x est un identifiant local, pas une URI locale

• Exemples– Condition d’existence : il existe une page web créée par Michel

(_:page, rdf:type, #PageWeb)

(_:page, dc:creator, #Michel)

– Construire des valeurs structurées: une adresse(#Jean, #habite, _:adr)

(_:adr, #ville, "Paris")

(_:adr, #rue, "rue Saint Dominique")

(_:adr, #num, "10"^^xsd:integer)

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RDF Schema

• Description de classes et de types de propriétés– Classes: rdfs:Class, rdfs:subclassOf

– Propriétés: rdfs:subpropertyOf, rdfs:domain, rdfs:range

(#Institution, rdf:type, rdfs:Class)(#Laboratoire, rdf:type, rdfs:Class)(#Laboratoire, rdfs:subclassOf, #Institution)(#membre, rdf:type, rdf:Property)(#membre, rdfs:domain, #Etudiant)(#membre, rdfs:domain, #Chercheur)(#membre, rdfs:range, #Institution)(#ETIS, rdf:type, #Laboratoire)

rdf:Property rdfs:Class

Chercheur

Etudiantmembre Laboratoire

ETIS

Institutionrdf:type

rdfs:subclassOf

Instances

Classes,propriétés

Meta-classes

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RDF/XML

• Syntaxe la plus utilisée pour RDF/RDFS (d’autres existent)– Document RDF/RDFS : éléments de type Description– Avantages: outils XML, utilisation des espaces de noms

– Problème : RDF=graphe, XML=arbre � plusieurs représentations possibles

<rdf:RDF xmlns:rdf="http://wwww.w3.org/1999/02/22-r df-syntax-ns#"xmlns:dc="http://purl.org/dc/elements/1.1/"xmlns:moi="http://monappli.monorg.com"xml:base="http://monappli.monorg.com">

<rdf:Description rdf:ID="Michel"/><nom>Michel Jordan</nom>

</rdf:Description><rdf:Description rdf:ID="ETIS">

<moi:pageWeb><rdf:Description rdf:about=’http://www-etis.ensea.fr'>

<dc:creator><rdf:Description rdf:about="#Michel"/>

</dc:creator></rdf:Description>

</moi:pageWeb><moi:membre>

<rdf:Description rdf:about="#Michel" /></moi:membre>

</rdf:Description></rdf:RDF>

Michel

ETIShttp://www-etis.ensea.fr

moi:pageWeb

dc:creatormoi:membre

"Michel Jordan"nom

Ressource locale (rdf:ID)

Ressource globale (rdf:about)

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Abréviations

• rdf:ID et rdf:about

– Dans l’exemple précédent (rdf:ID="Michel") ≡ (rdf:about="moi:Michel") à cause de xml:base et xmlns:moi qui ont la même valeur

• Propriétés ayant pour valeur une ressource<rdf:Description rdf:about='http://www-etis.ensea.fr '>

<dc:creator><rdf:Description rdf:about="#Michel"/>

</dc:creator></rdf:Description>

peut s’écrire<rdf:Description rdf:about='http://www-etis.ensea.fr '>

<dc:creator resource="#Michel"/></rdf:Description>

• Utilisation des noms de classe<rdf:Description rdf:about=’moi:ETIS'>

<rdf:type resource="moi:Laboratoire"/><moi:membre resource="#Michel"/>

</rdf:Description>

peut s’écrire<moi:Laboratoire rdf:about='moi:ETIS'>

<moi:membre resource="#Michel"/></moi:Laboratoire>

Collections et blank nodes en RDF/XML

• Valeurs structurées avec blank node

<rdf:Description rdf:ID="Jean"/> ou <rdf:Description rdf:ID="Jean"/><habite> <habite rdf:parseType="Resource">

<rdf:Description> <ville>Paris</ville><ville>Paris</ville> <rue>rue Saint Dominique</rue><rue>rue Saint Dominique</rue> <num rdf:datatype="xs d:integer"><num rdf:datatype="xsd:integer"> 10</num>

10</num> </habite></ rdf:Description> </rdf:Description>

</habite></rdf:Description>

• Collection<rdf:Description rdf:ID=’ETIS'>

<membres><rdf:Bag>

<rdf:li rdf:resource="Inbar"/><rdf:li rdf:resource="Michel"/><rdf:li rdf:resource="Dan"/>

</rdf:Bag></membres>

</rdf:Description>

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OWL

• OWL (Web Ontology Language) = extension de RDFS– Contraintes plus puissantes

– Possibilités de raisonnement

• RDF/RDFS– Seules contraintes: rdfs:subClassOfet rdfs:subPropertyOf

– Définition de classes: par référence (URI) + déclarations instances• Hypothèse du monde ouvert: une info manquante n’est pas forcément fausse

� L’ensemble des instances d’une classe n’est pas connu

– Peu de possibilités de raisonnement

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Définition de classes OWL

• Plusieurs façons de définir une classe– par une référence (URI)– par l’énumération de ses instances– par ses propriétés– comme union, intersection, complément d’autres classes

• Exemple énumération

<owl:Class rdf:ID="mycontinents"><owl:oneOf rdf:parseType="Collection">

<owl:Thing rdf:about="#Eurasia"/><owl:Thing rdf:about="#Africa"/><owl:Thing rdf:about="#NorthAmerica"/><owl:Thing rdf:about="#SouthAmerica"/><owl:Thing rdf:about="#Australia"/><owl:Thing rdf:about="#Antarctica"/>

</owl:oneOf></owl:Class>

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Définition de classes OWL (suite)

• Par les propriétés– Valeur des propriétés : owl:allValuesFrom, owl:someValuesFrom, owl:hasValue– Cardinalité : owl:maxCardinality, owl:minCardinality, owl:Cardinality

Exemple: classes qui ont une propriété membrede type Student<owl:Restriction>

<owl:onProperty rdf:resource="#membre" /><owl:allValuesFrom rdf:resource="#Student" />

</owl:Restriction>

• Par calcul : owl:intersectionOf, owl:unionOf, owl:complementOf

<owl:Class><owl:intersectionOf rdf:parseType="Collection">

<owl:Class rdf:about="mycontinents"><owl:Class>

<owl:oneOf rdf:parseType="Collection"><owl:Thing rdf:about="#Europe" /><owl:Thing rdf:about="#Asia" /><owl:Thing rdf:about="#America" />

</owl:oneOf></owl:Class>

</owl:intersectionOf></owl:Class>

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Relations entre classes en OWL

• rdfs:subClassOf – l’extension d’une classe est incluse dans l’extension de l’autre

• owl:equivalentClass– classes avec la même extension, mais qui ne désignent pas le même concept

<footballTeam owl:equivalentClass us:soccerTeam />

• owl:disjointWith– deux classes disjointes

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Définition de propriétés OWL

• RDF Schema : rdfs:subPropertyOf, rdfs:domainet rdfs:range

• Relations entre propriétés– owl:equivalentProperty : les deux propriétés ont la même extension, mais ne sont

pas identiques – owl:inverseOf: une propriété est l’inverse de l’autre

<owl:ObjectProperty rdf:ID="enfant"><owl:inverseOf rdf:resource="#parent"/>

</owl:ObjectProperty>

• Contraintes de cardinalité– Propriétés mono-valuées :

<owl:FunctionalProperty rdf:about="#époux" />

– Propriétés mono-valuées inverse :<owl:InverseFunctionalProperty rdf:ID="mèreBiologiq ue">

<rdfs:domain rdf:resource="#femme"/><rdfs:range rdf:resource="#personne"/>

</owl:InverseFunctionalProperty>

• Contraintes logiques– owl:SymmetricProperty(époux)– owl:TransitiveProperty(ancêtre)

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Hiérarchies de langages OWL

OWL LiteOWL DL

Full OWL

• Full OWL: RDF/RDFS + nouveaux opérateurs OWL– Puissant, mais raisonnement non décidable

• OWL DL (Description Logic)– Restrictions sur Full OWL qui assurent un raisonnement décidable– Ex. une classe ou une propriété ne peut pas être une instance

• OWL Lite– Restrictions sur OWL DL qui assurent un raisonnement efficace– Ex. interdiction de owl:unionOf,

owl:complementOf, owl:hasValue,owl:disjointWith, …

SPARQL

• Langage d’interrogation pour données RDF– Recommandation W3C 2008

• Forme la plus courante des requêtes

SELECT [DISTINCT] ?var 1 ?var 2 … ?var m

WHERE { pattern 1 .pattern 2 .…pattern n }

– Les patterns sont des triplets en format TURTLE (pas RDF/XML)

– Les variables apparaissent dans les patterns

– Requêtes conjonctives

– Résultat: table de valeurs (bindings) correspondant à (?var1, …, ?varm)

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Exemple

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#Michel

#ETIShttp://www-etis.ensea.fr

moi:pageWeb

dc:creator

moi:membre

"Michel Jordan"

foaf:name

http://perso-etis.ensea.fr/~jordanmoi:pageWeb

#Inbar

moi:directeur

#Danmoi:membre

#Personne #Laboratoire #PageWeb

rdf:type

"Dan Vodislav"

foaf:name

Requêtes SELECT

• Un ou plusieurs patterns– Tout élément d’un pattern (triplet) peut être une variable

Ex. Les membres du laboratoire ETIS

SELECT ?xWHERE {

<http://monappli.monorg.com/ETIS> <http://monappli. monorg.com/membre> ?x .}

ou

PREFIX moi: <http://monappli.monorg.com/>PREFIX : <http://monappli.monorg.com/>SELECT ?xWHERE {

:ETIS moi:membre ?x .}

Résultat

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x

<http://monappli.monorg.com/Michel>

<http://monappli.monorg.com/Dan>

Requêtes SELECT (suite)

Ex. Qui a des pages web et quelles sont ces pages

PREFIX moi: <http://monappli.monorg.com/>PREFIX : <http://monappli.monorg.com/>SELECT ?x ?yWHERE {

?x moi:pageWeb ?y .}

Ex. Qui a créé la page web du laboratoire ETIS

PREFIX moi: <http://monappli.monorg.com/>PREFIX dc: <http://purl.org/dc/elements/1.1/>PREFIX : <http://monappli.monorg.com/>SELECT ?xWHERE {

?x dc:creator ?y .:ETIS moi:pageWeb ?y .

}

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x y

<http://monappli.monorg.com/ETIS> <http://www-etis.ensea.fr>

<http://monappli.monorg.com/Michel> <http://perso-etis.ensea.fr/~jordan>

x


Regroupement par sujet

Ex. Le nom et la page web de Michel

PREFIX moi: <http://monappli.monorg.com/>PREFIX : <http://monappli.monorg.com/>PREFIX foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/>SELECT ?nom ?pageWHERE {

:Michel foaf:name ?nom ;moi:pageWeb ?page .

}

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nom page

"Michel Jordan" <http://perso-etis.ensea.fr/~jordan>

Patterns optionnels

Ex. Le nom et la page web des membres d’ETIS

PREFIX moi: <http://monappli.monorg.com/>PREFIX : <http://monappli.monorg.com/>PREFIX foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/>SELECT ?nom ?pageWHERE {

:ETIS moi:membre ?x .?x foaf:name ?nom .OPTIONAL{

?x moi:pageWeb ?page .}

}

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nom page

"Michel Jordan" <http://perso-etis.ensea.fr/~jordan>

"Dan Vodislav"

Union

Ex. Les membres d’ETIS, y compris son directeur

PREFIX moi: <http://monappli.monorg.com/>PREFIX : <http://monappli.monorg.com/>SELECT ?xWHERE {

{:ETIS moi:membre ?x .

}UNION{

:ETIS moi:directeur ?x .}

}

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x


<http://monappli.monorg.com/Dan>

<http://monappli.monorg.com/Inbar>

Tri, limite, offset

Ex. La seconde personne en ordre alphabétique du nom

PREFIX : <http://monappli.monorg.com/>PREFIX foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/>SELECT ?xWHERE {

?x a :Personne ;foaf:name ?y .

}ORDER BY ASC(?y)LIMIT 1OFFSET 1

• Remarques– (?x aType) est une abréviation pour (?x rdf:typeType)

– ORDER BY peut utiliser ASC ou DESC (par défaut ASC)

– LIMIT n réduit le nombre de résultats retournés à n

– OFFSET msaute les mpremiers résultats

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Filtrage

Ex. Les personnes dont le nom commence par un « M »

PREFIX moi: <http://monappli.monorg.com/>PREFIX : <http://monappli.monorg.com/>PREFIX foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/>SELECT ?xWHERE {

?x a :Personne ;foaf:name ?y .

FILTER (regex(?y, "^m", "i"))}

• FILTER : condition booléenne sur les valeurs des variables

– Opérateurs arithmétiques pour les numériques

– Tests : isURI, isBlank, isLitteral , bound

– Opérateurs de comparaison

– Opérateurs logiques pour combiner les conditions: &&, | |, !

– Opérateur regex(texte, pattern [, option])

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Autres types de requêtes

• ASK: test d’existenceEx. Existe-t-il une page web du laboratoire ETIS?

PREFIX moi: <http://monappli.monorg.com/>PREFIX : <http://monappli.monorg.com/>ASK {

:ETIS moi:pageWeb ?x .}

• DESCRIBE: retour d’une description des ressources– Description non standard retournée par le service SPARQL

– Généralement: les valeurs des propriétés de la ressource

Ex. Description des personnes et de leurs pages web

PREFIX moi: <http://monappli.monorg.com/>PREFIX : <http://monappli.monorg.com/>DESCRIBE ?x ?y WHERE {

?x a :Personne ;moi:pageWeb ?y .

}

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CONSTRUCT

• Construit un graphe en résultatEx. Les membres d’un laboratoire avec leur nom, leur directeur de laboratoire et la page web du laboratoire

PREFIX moi: <http://monappli.monorg.com/>PREFIX : <http://monappli.monorg.com/>PREFIX foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/>CONSTRUCT {

?m foaf:name ?n ;moi:directeur ?d ;moi:pageWebLab ?p .

}WHERE {

?l a :Laboratoire ;moi:membre ?m ;moi:directeur ?d ;moi:pageWeb ?p .

?m foaf:name ?n .}

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Bibliographie

• RDF Primer : http://www.w3.org/TR/rdf-primer/– En Français: http://www.yoyodesign.org/doc/w3c/rdf-primer/

• SPARQL– SPARQL Query Language: http://www.w3.org/TR/rdf-sparql-query/

– En Français: http://www.yoyodesign.org/doc/w3c/rdf-sparql-query/

– SPARQL by Example: http://www.cambridgesemantics.com/semantic-university/sparql-by-example

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Documents

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